自蔓延退火法制备βfesilt2gt热电材料

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1、硕fj学位论文詈I——曼一

2、；II舅曼曼曼皇曼曼皇曼摘要P．FeSi2是一种新型的热电和光电材料，具有抗氧化、无毒、原料来源丰富和价格低廉等优点，对红外光的吸收能力很强，理论的光电转换效率高，13-FeSi2所对应的特征区正是硅的全透明区，它是光纤通信中的最重要波段，有利于同新型光电器件和光纤的结合。目前对于制备p-FeSi2材料的方法有：外延法、机械合金化法、离子束合成法、快速凝固法、热压法、放电等离子烧结法、化学气相输运法和温度梯度溶液生长法，采用上述方法制备13-FeSi2热电材料生产周期长、耗能大且成本高，不适合于大批量生产，有必要寻求更好的方法。燃烧合

3、成有着反应快、节约能源、产品纯度易于提高、适用性大、投资小等优点，为此我们对自蔓延．退火法制备单相IB-FeSi2材料进行了研究，该工艺可以提高p-FeSi2的实际应用价值和广泛推广应用，可直接投入工业生产降低成本。以Fe粉、Si粉、KN03为原料，考察了机械活化过程、KN03掺量对燃烧合成FeSi2的影响以及退火处理对燃烧合成产物的影响。研究表明：在球磨混料过程后，使反应粉料存储了部分机械能，在相同球磨混料条件下，原始粉料经球磨3h利用燃烧合成的材料最为理想，与球磨lh的燃烧合成产物相比，球磨3h的原始粉料燃烧合成产物中的c【．FeSi2含量也有所提高，￡．F

4、eSi和cc．FeSi2共晶球粒尺寸进一步增大；KN03能够诱导铁硅金属化合物生成，不同掺量的KN03所对应燃烧合成产物呈现不同的组相，随着KN03掺量的进一步加大，燃烧合成产物中0【．FeSi2的量也同步加大，KN03掺量在40％的时候，燃烧合成产物中，0【．FeSi2明显提高，始终没有P．FeSi2存在；不同掺量KN03的Fe．Si燃烧合成产物放在真空退火炉中，进行880。C的退火处理2d,时，可使Q．FeSi2全部转变为p-FeSi2，但对￡．FeSi不产生影响。KN03掺量在整个工艺中占十分重要的地位，不仅影响燃烧合成0c．FeSi2相的含量，同时间接性

5、影响着热处理后的p—FeSi2相的含量。燃烧合成产物经球磨后的粉料及压坯经退火后，以表面自由能降低为驱动力，燃烧合成产物颗粒之间相互粘结，成内部的多孔结构。本文针对Fe粉、si粉和KN03为原料，采用控制燃烧放热法，考察了燃烧合成Fe．si金属间化合物的组织转变过程，燃烧合成Fe．Si金属化合物的反应大致可分为如下几个过程：KN03的分解与Si、Fe粉料的熔化溶解；燃烧合成Fe．Si共晶组织的孕育与生长和FeSi—FeSi2共晶颗粒的粗化。提出了燃烧合成Fe．Si金属化合物反应可以用溶解一扩散一析出机制来进行描述：由KN03分解并释放大量的热量直接导致Si颗粒的

6、首先熔化，并在粉坯的空隙中蔓流，致使细小的Fe粉向熔融Si中的溶解、扩散加剧，随着液态扩散反应的进行，待其浓度达到饱和，即会有Fe．Si共晶颗粒析出，从而引发的共晶胚核的形成和长大。关键词：自蔓延；p-FeSi2；退火处理；KN03自蔓延-退火、法制备13-FeSi：热I乜村料AbstractForenergyandphotoelectricconversion，13-FeSi2isawellknownnewmaterial．Thisdisilicideisnon—poisonous，highlyresistantagainstoxidation．Rawmate

7、rialsoRrceisabundantandthepriceisverycheap，betterabsorbingabilityforinfraredrays．Academicphotoemissionobtainingefficiencyishigh；itscharacteristicsectionhappenstocorrespond丽t11transparenceofsilicon．ThesectionisFDDIcommunicationsimportantwaveband，SOitispropitioustocombineanewtypeofalla

8、pparatuswithFDDI．Currently，wehavethefollowingpreparationmethodsof13-FeSi2materials：SolidPhaseEpitaxial，MechanicalAlloying，IonBeamSynthesis，RapidSolidification，CompressionMethod，SparkPlasmaSintering(SPS)，ChemicalVaporTransportandTemperatureGradientSolutionGrowth．Usingtheabovemethodsto

9、make13-FeSi2